Hva er en stålbjelke?

Stålbjelker brukes i mange arkitektoniske og konstruksjonstekniske applikasjoner. De brukes ofte til å støtte gulv og tak i store konstruksjoner, for eksempel næringsbygg og broer. En stålbjelke må være designet for å tåle krefter og belastning, samtidig som vekt, plassbehov og materialkostnader minimeres. Feil utformede bjelkelag kan for tidlig mislykkes og ha katastrofale effekter.

Å utforme en stålbjelke krever forståelse av kreftene som skal brukes, spennlengde mellom støtter, avstand mellom bjelkelag, bjelkelagmateriale og hvordan bjelkelaget er koblet til andre konstruksjonselementer. Stålbjelker er designet for å motstå forskjellige typer belastninger og krefter, avhengig av bruken. Noen få eksempler på hvilke typer krefter en stålbjelke kan bli utsatt for inkluderer vektbelastning, vindheving og vibrasjoner.

Ulike typer stålbjelkeutforminger er tilgjengelige basert på lasting og monteringskonfigurasjoner. Den mest brukte typen er standard, open web steel joist (OWSJ). Denne designen består av to parallelle elementer, kjent som akkorder, med en repeterende, trekantet banestruktur plassert mellom akkordene. Det er flere andre stålbjelkekonstruksjoner, som for eksempel topp topp akkord, buet eller tønne, gavl og saks. Mer komplekse bjelkelesdesign brukes til spesielle applikasjoner, og er dyrere enn en standard open-web bjelkelag.

Konstruksjonen av et bjelkelag vil påvirke hvor mye kraft den tåler og hvordan den vil bøye seg eller avbøye under belastning. Utbøyningen av en stålbjelke avhenger av dens dimensjoner, hvordan den støttes, materialet og hvor kreftene påføres. Dybden på et bjelkelag, som er diktert av avstanden mellom de parallelle akkordene, er en primær faktor i hvor mye den vil avlede under belastning. Stål brukes ofte til bjelkelag som brukes i strukturelle og arkitektoniske applikasjoner, men bjelkelag kan også produseres ved bruk av andre materialer, for eksempel aluminium.

Stålbjelker er vanligvis designet med en sikkerhetsfaktor. Dette kan gjøre for store bjelkelag som er opprettet for å støtte den forutsagte belastningen, eller for å adressere andre faktorer som ikke kan forventes under utformingen av bjelken. En for sikkerhetsfaktor vil føre til et bjelkelagdesign som er større enn nødvendig, som krever mer plass å installere, forårsaker mulige vektproblemer og føre til høyere produksjonskostnader. Inntil nylig ble stålbjelker designet med kraftdiagrammer og en serie komplekse matematiske ligninger. I dag brukes ingeniørprogramvare til å analysere og designe stålbjelker for å oppfylle ytelseskriteriene.